كشفت الصورة المذهلة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي للكون العميق بالأشعة تحت الحمراء عن 42 صورة جديدة بعدسة للمجرات وكشفت بعمق غير مسبوق عن شكل العدسة ، والتي قد تساعدنا في النهاية على رؤية المجرات الأولى.
الكشف عن تلسكوب جيمس ويب الفضائي الصورة العميقة للرئيس الأمريكي جو بايدن في عرض خاص حدث البيت الأبيض الذي تم احتجازه في 11 يوليو ، كان سرا يخضع لحراسة مشددة. تسابقت فرق من علماء الفلك ليكونوا أول من قام بتحليلها ، حيث تم نشر ثلاث أوراق بحثية جديدة على خادم ما قبل الطباعة في المجتمع في غضون أسبوع من إصدار الصورة.
“لقد شعرنا بالضيق نوعًا ما ، لنكون صادقين!” قالت بريندا فراي ، عالمة الفلك في مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا والمؤلفة المشاركة لإحدى الأوراق ، لموقع ProfoundSpace.org. “عادة ما يكون لدينا تحذير مسبق لمدة عام أو عامين ، لكن لم يره أحد [this release] قادم في هذا الوقت “.
صالة عرض: الصور الأولى لتلسكوب جيمس ويب الفضائي
متعلق ب: كيف يعمل تلسكوب جيمس ويب الفضائي بالصور
ال المجرة العنقود SMACS J0723.3-7327 ، والمعروف باختصار SMACS J0723 ، هو من بين مجموعة من مجموعات المجرات التي يصورها ويب لاستطلاعات عدسات الجاذبية المختلفة. علاوة على ذلك ، قال فري ، لم يكن هناك شيء استثنائي حول SMACS J0723 – حتى الآن.
“تم اختياره بشكل جميل [to be one of the first images] لانه كان هدفا غير معروف نسبيا “.
عدسة الجاذبية هي ظاهرة تؤدي فيها جاذبية جسم ضخم جدًا إلى انحناء الفضاء إلى شكل مماثل للعدسة البصرية ، مما يؤدي إلى تشويه الضوء من كل ما هو خلف العدسة وتضخيمه في السطوع. تعد مجموعات المجرات عدسات فعالة بشكل خاص لأنها تحتوي على كمية هائلة من الكتلة (في حالة SMACS J0723 ، حوالي 100 تريليون ضعف كتلة الشمس) في حجم مضغوط نسبيًا يبلغ قطره حوالي 3 إلى 5 ملايين سنة ضوئية عبر .
الاستطلاعات السابقة التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي والمتقاعد مرصد هيرشل الفضائي عثروا على عدد قليل من الصور العدسية لمجرات الخلفية في ملاحظاتهم SMACS J0723. لكن Webb يأخذ البحث إلى مستوى جديد تمامًا.
اكتشف فريق Frye ، بقيادة طالب الدراسات العليا ماسيمو باسكال في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، 42 صورة جديدة بعدسة في خلفية الصورة الجديدة ذات المجال العميق. يمكن لعدسات الجاذبية أن تخلق صورًا متعددة لنفس المجرة ، لذا فإن هذه الصور الـ 42 تمثل 19 مجرة فردية. قام فريق آخر بقيادة غابرييل كامينها Gabriel Caminha من معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية في ألمانيا بإحصاء 27 صورة بعدسة جديدة.
مهما كانت النتيجة النهائية ، فإن هذه الصور العدسية تسمح للعلماء بضبط خريطة كيفية المادة – المرئية والمرئية مظلم – يتم توزيعه في مجموعة SMACS J0723 ، وبالتالي يصمم شكل العدسة. خلصت إحدى الأوراق الجديدة ، من فريق بقيادة غيوم ماهلر من جامعة دورهام ، إلى أن معظم الكتلة تتركز في ألمع وأضخم مجرة في العنقود.
قال باسكال لموقع ProfoundSpace.org: “لا تصف نماذجنا الكتلة فحسب ، بل يمكننا أيضًا استخدامها لوصف تكبير هذه الصور العدسية”.
المجرة المؤكدة الأكثر بُعدًا حاليًا هي كائن بعيد يُعرف باسم GN-z11، والتي لها انزياح أحمر يبلغ 11.09 ، مما يعني أننا نراها كما كانت قبل 13.4 مليار سنة ، أي بعد 400 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. (يشير “الانزياح الأحمر” إلى تمدد الطول الموجي للضوء الذي يحدث عندما يتمدد الكون بين كائن بعيد والمشاهد. وكلما زاد عامل الانزياح الأحمر ، زاد بُعد مصدر الضوء.)
المرشح الأكثر بعدًا هو HD1، الذي تم اكتشافه عند انزياح أحمر يبلغ 13 ، يظهر لنا كما حدث بعد 300 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. ومؤخرا ، النتائج المبكرة من Webb حددت مجرة أخرى مرشحة للانزياح الأحمر 13 ، تسمى GLASS-z11. ومع ذلك ، لم يؤكد علماء الفلك الانزياح الأحمر لأي من HD1 أو GLASS-z11.
من المتوقع أن يحطم Webb كلا من سجلات الانزياح الأحمر هذه ، على الرغم من أن أيًا من المجرات ذات العدسة التي شوهدت في SMACS J0723 هي أبعد من Gn-z11 أو HD1 لم يتم تحديدها بعد. يهتم باسكال وفري برسم خرائط لظاهرة تسمى “المنحنى الحرج” ، لأنه على طول هذه المنحنيات تطبق عدسة الجاذبية أكبر قوة مكبرة ، وحيث يكون لدى علماء الفلك أفضل فرصة لرؤية المجرات الأولى.
قال فراي: “إن التكبير النموذجي في عنقود العدسة يقارب 10 أضعاف ، وهذا لا يكفي لرؤية المجرات الأولى”. “ولكن إذا نظرنا بالقرب من المنحنى الحرج ، فهذا هو المكان الذي يتم فيه تضخيم الأشياء بمئات أو حتى آلاف المرات.”
فكر في المنحنى الحرج على أنه مثل الخطوط الكنتورية على خريطة طبوغرافية لسطح أرض. كلما تم تجميع هذه الخطوط الكنتورية معًا ، زاد ارتفاع أي بقعة معينة على السطح. وبالمثل ، فإن المنحنى الحرج هو حيث تتجمع الخطوط الكنتورية لإمكانات الجاذبية ، وكلما زاد عددهم ، زادت قوة تلك الإمكانات والتكبير المصاحب. يمكن أن يعطي موقع وشكل الصور بعدسة مؤشرا على مكان وجود المنحنى الحرج.
قال فراي: “في النهاية ، ما نريد القيام به هو النظر مباشرة على طول المنحنى الحرج حيث يكون التكبير أعلى ، وهذا هو المكان الذي سنجد فيه أعلى المجرات ذات الانزياح الأحمر”.
ولهذا السبب يركز الثلاثي الأولي للأوراق الجديدة على الحقل العميق لـ Webb على نمذجة كمية المادة وتوزيعها في الكتلة الأمامية ، وبالتالي شكل العدسة وموقع المنحنى الحرج.
ومع ذلك ، يمكن أن تخبرنا النمذجة أيضًا عن تاريخ العنقود المجري.
قال باسكال: “وجدنا أن التوزيع الشامل أطول قليلاً مما كان متوقعاً”. “ربما يقول هذا شيئًا عن تاريخ اندماج العنقود، ويمكننا استقراء ذلك ومعرفة شيء ما عن تكوين الكتلة ككل ، والذي يحدث في بيئة فوضوية للغاية حيث الجاذبية من كل هذه المجرات تشد بعضها البعض “.
تتمثل الخطوة التالية المباشرة لفريق باسكال وفراي ومؤلفي البحثين الأخريين في متابعة عملية مراجعة الأقران لرؤية هذه النتائج منشورة في المجلات العلمية. علاوة على ذلك ، تنتظر البيانات المأخوذة من NIRISS (مصور الأشعة تحت الحمراء القريبة وطيف الشق) لتحليلها وينبغي أن تساعد العلماء في تحديد الانزياح الأحمر الطيفي للمجرات العدسية ومعرفة مدى بُعدهم. (تم التقاط صورة المجال العميق بواسطة NIRCam ، الكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء.)
قال باسكال: “قبل أن يصوره ويب ، لم يكن SMACS J0723 هو نجم العرض”. “الآن ، فجأة ، هناك ورقة تلو الأخرى عليها ، والتي تتحدث حقًا عن مدى قوة ويب Webb ، للكشف عن أشياء لم نتمكن من رؤيتها من قبل.”
يمكن العثور على النسخة الأولية لورقة باسكال وفري هنا. الورقتان الأخريان متاحتان هنا و هنا.
تابع كيث كوبر على تويتر @ 21stCenturySETI. تابعنا على تويتر تضمين التغريدة و على فيسبوك.
“متعطش للطعام. طالب. متحمس محترف للزومبي. مبشر شغوف بالإنترنت.”
More Stories
تستهدف شركة SpaceX ليلة الخميس إطلاق صاروخ كيب الثالث والثلاثين لعام 2024
خرائط ويب الطقس على كوكب خارج المجموعة الشمسية WASP-43 ب
علماء يكتشفون “خللا كونيا” عند حافة الكون